利用matble画出相距2a的两同号点电荷间的二维电场线和等势线

在Matplotlib库中，你可以使用`pyplot`模块结合一些高级绘图技巧来绘制带正负电荷的点电荷之间的二维电场线和等势线。这里是一个简化的步骤指南：

1. 首先，你需要安装matplotlib库，如果尚未安装，可以使用pip命令安装：

   pip install matplotlib

2. 导入所需的模块：

   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   from matplotlib.patches import Circle

3. 定义电场和等势线的相关函数。考虑静电场的基本公式和常数比例。例如：

   def electric_field(x, y, q, a):
       k = 9e9  # Coulomb's constant
       return q * k / ((x**2 + (y-a)**2)**(3/2))

   def equipotential_lines(x, y, q1, q2, a, V0=0):
       delta_V = abs(q1) / abs(q2)
       return V0 + delta_V * np.arctan2((x - a), y - a) / np.pi

4. 创建坐标网格，并计算电场值：

   N = 500
   x = np.linspace(-3*a, 3*a, N)
   y = np.linspace(-3*a, 3*a, N).reshape(N, N)

   X, Y = np.meshgrid(x, y)
   E_field = electric_field(X, Y, q1=+1, q2=-1, a=a)

5. 绘制电场线：

   fig, ax = plt.subplots()
   quiver = ax.quiver(X, Y, E_field[:, :].T, color='k', width=0.005)

6. 绘制等势线：

   levels = np.arange(np.min(E_field.flatten()), np.max(E_field.flatten()) + 0.1, 0.1)
   contour = ax.contourf(X, Y, equipotential_lines(X, Y, q1=+1, q2=-1, a=a), levels, cmap='viridis')
   cbar = fig.colorbar(contour)

7. 添加其他细节（如轴标签、标题等），并显示图形：

   ax.set_xlabel('X [m]')
   ax.set_ylabel('Y [m]')
   ax.set_title('Electric Field and Equipotential Lines for Opposite Charges')

8. 显示结果：

   plt.show()